Accurately replicating and analyzing cellular responses to mechanical cues is vital for exploring metastatic disease progression. However, many of the existing in vitro platforms for applying mechanical stimulation seed cells on synthetic substrates. To better recapitulate physiological conditions, a novel actuating platform is developed with the ability to apply tensile strain on cells at various amplitudes and frequencies in a high-throughput multi-well culture plate using a physiologically-relevant substrate. Suspending fibrillar fibronectin across the body of the magnetic actuator provides a matrix representative of early metastasis for 3D cell culture that is not reliant on a synthetic substrate. This platform enables the culturing and analysis of various cell types in an environment that mimics the dynamic stretching of lung tissue during normal respiration. Metabolic activity, YAP activation, and morphology of breast cancer cells are analyzed within one week of cyclic stretching or static culture. Further, matrix degradation is significantly reduced in breast cancer cell lines with metastatic potential after actuation. These new findings demonstrate a clear suppressive cellular response due to cyclic stretching that has implications for a mechanical role in the dormancy and reactivation of disseminated breast cancer cells to macrometastases.

Abstract In response to phasic and tonic release, dopamine neurotransmission is regulated by its receptor subtypes, mainly dopamine receptor type 1 and 2 (DRD1 and DRD2). These dopamine receptors are known to form a heterodimer, however the receptor crosstalk between DRD1 and DRD2 was only suspected by measuring their downstream signaling products, due to the lack of methodology for selectively detecting individual activity of different dopamine receptors. Here, we develop red DRD1 sensor (R-DRD1) and green DRD2 sensor (G-DRD2) which can specifically monitor the real-time activity of DRD1 and DRD2, and apply these multicolor sensors to directly measure the receptor crosstalk in the DRD1-DRD2 heterodimer. Surprisingly, we discover that DRD1 activation in the heterodimer is inhibited only at micromolar phasic concentration of dopamine, while DRD2 activation is selectively inhibited at nanomolar tonic dopamine level. Differential receptor crosstalk in the DRD1-DRD2 heterodimer further modulates their downstream cAMP level. These data imply a novel function of the DRD1-DRD2 heterodimer at physiological dopamine levels of phasic and tonic release. Our approach utilizing multicolor receptor sensors will be useful to discover novel function of GPCR heterodimers.

Photosensitizers cause oxidative damages in various biological systems under light. In this study, the method for analyzing photosensitizing activity of various dietary and medicinal sources was developed using 1-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-3,5-diphenylformazan (thiazolyl blue formazan; MTT-F) as a probe. Significant and quantitative decolorization of MTT-F was observed in the presence of photosensitizers used in this study under light but not under dark conditions. The decolorization of MTT-F occurred irradiation time-, light intensity-, and photosensitizer concentration-dependently. The decolorized MTT-F was reversibly reduced by living cells; the LC-MS/MS results indicated the formation of oxidized products with −1 m/z of base peak from MTT-F, suggesting that MTT-F decolorized by photosensitizers was its corresponding tetrazolium. The present results indicate that MTT-F is a reliable probe for the quantitative analysis of photosensitizing activities, and the MTT-F-based method can be an useful tool for screening and evaluating photosensitizing properties of various compounds used in many industrial purposes.

Introduction: The lack of peritoneal dialysis (PD) catheters designed explicitly for neonates creates significant challenges in the provision of neonatal peritoneal dialysis. High resource settings can circumvent this limitation by resorting to alternative extracorporeal dialysis methods. However, low resource settings (LRS), PD remains the preferred dialysis modality, and the use of off-label catheters for PD results in complications such as omental wrapping and occlusion. This study introduces a novel catheter design featuring a multi-diameter side port configuration and a helical geometry. Methods: We employed numerical simulations to identify an optimal multi-diameter side port configuration, to address fluid dynamic issues that lead to catheter occlusion and omental wrapping. Following the simulations, we experimentally evaluated the catheter’s performance in a series of benchtop tests designed to simulate physiological conditions encountered in neonatal peritoneal dialysis. Results: Our experimental evaluations demonstrated that the helical catheter outperforms commonly utilized pigtail catheters with same-sized diameter side ports by consistently achieving superior drainage efficiency during fibrin clot occlusion and omental wrapping tests. Conclusions: The catheter is intended to be placed at the bedside to perform renal replacement therapy (RRT) for neonates in low-resourced settings.

Abstract Parkinson’s disease (PD) presents with typical motor dysfunction and non-motor symptoms, including memory loss. Although acupuncture is suggested as an alternative therapy for PD, its neuroanatomical mechanisms remain unclear. We demonstrate that acupuncture ameliorates both motor and memory deficits in PD mice through activation of melanin-concentrating hormone (MCH) neurons in the lateral hypothalamus and zona incerta (LH/ZI)—MCH LH/ZI — via nerve conduction. We identify two distinct subpopulations of MCH LH/ZI projecting to the substantia nigra and hippocampus, each of which is responsible for controlling motor and memory function. This effect can be attributed to MCH-mediated recovery from dopaminergic neurodegeneration, reactive gliosis, and impaired hippocampal synaptic plasticity. Collectively, MCH LH/ZI constitutes not only the neuroanatomical basis of acupuncture but also a potential cellular target for treating both motor and non-motor PD symptoms. One-Sentence Summary Acupuncture alleviates both motor and non-motor symptoms in Parkinson’s disease by activating two distinct MCH projections.

Microscale sensors and actuators have been widely explored by the scientific community to augment the functionality of conventional medical implants. However, despite the many innovative concepts proposed, a negligible fraction has successfully made the leap from concept to clinical translation. This shortfall is primarily due to the considerable disparity between academic research prototypes and market-ready products. As such, it is critically important to examine the lessons learned in successful commercialization efforts to inform early-stage translational research efforts. Here, we review the regulatory prerequisites for market approval and provide a comprehensive analysis of commercially available microimplants from a device design perspective. Our objective is to illuminate both the technological advances underlying successfully commercialized devices and the key takeaways from the commercialization process, thereby facilitating a smoother pathway from academic research to clinical impact.

Galactic cosmic radiation (GCR) is an unavoidable risk to astronauts that may affect mission success. Male rodents exposed to 33-beam-GCR (33-GCR) show short-term cognitive deficits but reports on female rodents and long-term assessment is lacking. Here we asked: What are the longitudinal behavioral effects of 33-GCR on female mice? Also, can an antioxidant/anti-inflammatory compound mitigate the impact of 33-GCR? Mature (6-month-old) C57BL/6J female mice received the antioxidant CDDO-EA (400 µg/g of food) or a control diet (vehicle, Veh) for 5 days and either Sham-irradiation (IRR) or whole-body 33-GCR (0.75Gy) on the 4th day. Three-months post-IRR, mice underwent two touchscreen-platform tests: 1) location discrimination reversal (which tests behavior pattern separation and cognitive flexibility, two abilities reliant on the dentate gyrus) and 2) stimulus-response learning/extinction. Mice then underwent arena-based behavior tests (e.g. open field, 3-chamber social interaction). At the experiment end (14.25-month post-IRR), neurogenesis was assessed (doublecortin-immunoreactive [DCX+] dentate gyrus neurons). Female mice exposed to Veh/Sham vs. Veh/33-GCR had similar pattern separation (% correct to 1st reversal). There were two effects of diet: CDDO-EA/Sham and CDDO-EA/33-GCR mice had better pattern separation vs. their respective control groups (Veh/Sham, Veh/33-GCR), and CDDO-EA/33-GCR mice had better cognitive flexibility (reversal number) vs. Veh/33-GCR mice. Notably, one radiation effect/CDDO-EA countereffect also emerged: Veh/33-GCR mice had worse stimulus-response learning (days to completion) vs. all other groups, including CDDO-EA/33-GCR mice. In general, all mice show normal anxiety-like behavior, exploration, and habituation to novel environments. There was also a change in neurogenesis: Veh/33-GCR mice had fewer DCX+ dentate gyrus immature neurons vs. Veh/Sham mice. Our study implies space radiation is a risk to a female crew's longitudinal mission-relevant cognitive processes and CDDO-EA is a potential dietary countermeasure for space-radiation CNS risks.